Високонапонска технологија у електроенергетици, врсте изолације постројења и координација изолације

Техника високог напона

Високонапонско инжењерство је једна од главних дисциплина у низу електричних, електричних и електрофизичких специјалности.

Широко се користи у многим секторима националне економије. Што се тиче високонапонских електроенергетских система, ова дисциплина проучава електричну изолацију и процесе који се дешавају у изолацији када је изложена називним (радним) напонима и пренапонима.

Инсталације високог напона, на основу карактеристика процеса у електричној изолацији, обухватају инсталације са називним напоном изнад 1000 В.

Курс високонапонске технике се обично дели на два дела. Први део се бави питањима везаним за дизајн, технологију, тестирање и рад. изолација електричних инсталација… У другом делу се испитује појава пренапона у електричним мрежама и методе за њихово ограничавање.

Оба дела високонапонске технике су уско повезана један са другим, а целокупно решавање проблема једног или другог дела мора се спроводити у међусобном односу.

Опсег питања којима се бави високонапонска технологија укључује:

• електрично поље на високом напону;

• електрично пражњење и сурфовање у диелектрицима;

• електрична изолација и изолационе конструкције;

• методе заштите од пренапона и пренапона;

• питања у вези са опремом високонапонских лабораторија, високонапонским мерењима, методама превентивног испитивања изолације и изолационих конструкција, струјама уземљења и уземљивачима.

Свако од ових питања има своје карактеристике и независан значај. Међутим, сви они имају за циљ решавање главног проблема високонапонске технологије — стварање и обезбеђење поуздано функционалне електричне изолације високонапонских инсталација (израда изолационих конструкција са технички и економски рационалним нивоима изолације).

На пример, цурење гаса је од великог независног значаја, али се у високонапонским технологијама разматра у погледу изолационих својстава, пошто су гасови, посебно ваздух, присутни у свим изолационим конструкцијама.

Ова научна дисциплина настала је истовремено са појавом првих високонапонских инсталација, када је електрична изолација почела да одређује поузданост њиховог рада.

Како растеш називни напон инсталација захтеви за изолацијом се повећавају.Ови захтеви су у великој мери детерминисани оним транзијентима који се јављају у различитим деловима електричних инсталација при комутацији кола, кваровима на земљи итд. (унутрашњи удари) и пражњења грома (атмосферски удари).

У вези са решавањем проблема високонапонске технике биле су потребне посебне високонапонске лабораторије за добијање високих напона разних врста и облика, као и високонапонски мерни уређаји.

Стога, високонапонско инжењерство сматра главну опрему савремених високонапонских лабораторија и високонапонских мерења.

Поред тога, ток струја у земљи (индустријска фреквенција и импулс) разматра се са становишта уређења радних и заштитних уземљења, неопходних за осигурање начина рада високонапонских инсталација и сигурност њиховог одржавања. .

Високонапонско инжењерство је једина академска дисциплина која свеобухватно испитује перформансе изолационих конструкција у електричним системима, због чега је једна од основних дисциплина за све смерове електротехнике и електротехнике.

Врсте изолације за високонапонске електричне инсталације

Модеран електроенергетских система, који се састоји од већег броја електрана (НЕ, ХЕ, ГРЕС, ТЕ), трафостаница, надземних и кабловских далековода, садржи три главна типа високонапонске изолације: станичне, трафостанице и водове.

За гасну изолацију обухватају изолацију електричне опреме намењене за унутрашњу уградњу, односно изолацију ротационих машина (генератори, мотори и компензатори), електричних уређаја (прекидачи, лимитери, пригушнице и др.). енергетских трансформатора и аутотрансформатора, као и електроизолационих конструкција за унутрашњу уградњу (утичнице и потпорни изолатори и др.).

За изолацију трафостанице обухватају изолацију електричне опреме намењене за спољну уградњу (у отвореном делу трафостанице), односно изолацију енергетских трансформатора и аутотрансформатора, спољашњих електричних уређаја, као и електроизолационе конструкције за спољну инсталацију.

За изолацију линије обухватају изолацију надземних водова и изолацију кабловских водова.

Електрична изолација високонапонских инсталација се дели на спољашњу и унутрашњу. За спољну изолацију укључују електричне изолационе уређаје и конструкције у ваздуху, и до унутрашње изолације — уређаји и конструкције у течном или полутечном медијуму.

Високонапонска изолација одређује поузданост рада електроенергетских система, те стога подлеже захтевима за електричну чврстоћу када је изложена високим напонима и пренапонима, механичку чврстоћу, отпорност на утицаје околине итд.

Изолација мора дуго да издржи радни напон као и удар различите врсте пренапона.

Спољашња изолација намењена за спољашњу уградњу мора поуздано да функционише по киши, снегу, леду, разним загађивачима итд. Унутрашња изолација, у поређењу са спољашњом, обично има боље услове за рад.У планинским пределима спољна изолација мора да ради поуздано при смањеном ваздушном притиску.

Многе врсте електричних изолационих конструкција морају имати повећану механичку чврстоћу. На пример, потпорни и изолатори рукава, рукави итд. морају више пута да издрже утицај великих електродинамичких сила током кратких спојева, линијских изолатора (венаца) и електричних изолационих конструкција са високим ослонцем — оптерећење ветром, јер ветар може створити висок притисак.

Ограничавање пренапона опасних за изолацију у различитим режимима рада врши се помоћу помоћи специјалних заштитних средстава.

Главни заштитни уређаји су одводници, одводници пренапона, заштитне капацитивности, гашење лука и реактивни намотаји, одводници грома (конопац и шипка), брзи прекидачи. са уређајима за аутоматско затварање (АР).

Разумне оперативне мере помажу да се обезбеди поуздан рад изолације при коришћењу лимитера и других заштитних уређаја.Оне обухватају координацију изолације, организовање периодичних превентивних испитивања изолације (у циљу идентификације и уклањања ослабљене изолације), уземљења неутралних делова трансформатора и др. .

Координација изолације

Један од главних проблема који се јављају при пројектовању изолације у високонапонским технологијама је дефинисање тзв. „Ниво изолације“, односно напон који може да издржи а да се не оштети.

Изолација електричних инсталација мора бити изведена са таквом границом електричне чврстоће да неће доћи до преклапања (разарања) при сваком могућем пренапону.Међутим, ова изолација је превише гломазна и скупа.

Због тога је при избору изолације препоручљиво не ићи линијом стварања границе њене електричне снаге, већ линијом примене таквих заштитних мера које, с једне стране, спречавају појаву пренапонских таласа опасних за изолацију, а са друге стране, штити изолацију од појаве таласа пренапона...

Због тога је изолација одабрана на одређеном нивоу, тј. наведена вредност за напон пражњења и пробоја, узимајући у обзир заштитне мере.

Ниво изолације а заштитне мере морају бити одабране тако да се изолација не уруши под утицајем различитих облика пренапона који се јављају у датој инсталацији, а да истовремено има минималну величину и цену.

Усклађивање усвојеног нивоа изолације и заштитних мера са пренапонима који утичу на изолацију назива се координација изолације.

Нивои изолације за инсталације са напоном од 220 кВ укључујући углавном одређују се вредностима атмосферских пренапона, тј. значајно су веће од вредности унутрашњих пренапона, а координација изолације у њима се заснива на импулсним карактеристикама.

Нивои изолације инсталација од 330 кВ и више су углавном одређени унутрашњим пренапонима, а координација изолације у њима се заснива на разматрању могућих величина ових пренапона.

Координација изолације у великој мери зависи од неутралне тачке инсталације. Инсталације са изолованим неутралним елементом захтевају виши ниво изолације од инсталација са тврдо уземљеним неутралним елементом.